Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rasante Evolution einer Kalkalge

14.02.2018

Bei der Simulation zukünftiger Umweltbedingungen gibt es ein Problem: Laborexperimente sind leicht kontrollier– und reproduzierbar, bilden die komplexen Ökosysteme aber nur ungenügend ab. Versuche unter realen Bedingungen in der Natur sind demgegenüber deutlich aufwendiger und schwerer kontrollierbar. Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel haben in einer Studie beide Ansätze verknüpft, um die Reaktion einer wichtigen Planktonart auf die zunehmende Ozeanversauerung zu untersuchen. Die Ergebnisse haben sie jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht.

Die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre steigt unvermindert an. Dadurch löst sich auch vermehrt CO2 im Ozean, wo es zu Kohlensäure reagiert und das Meerwasser zunehmend versauert. Während die Ozeanversauerung stetig voranschreitet, versucht die Wissenschaft Antworten auf die Frage zu finden, welche Konsequenzen dies für die marinen Ökosysteme haben wird.


Emiliania-huxleyi-Zellen in einer elektronenmikroskopischen Aufnahme.

Foto: Lennart Bach, GEOMAR


Im Jahr 2013 waren die Kieler Offshore-Mesokosmen im schwedischen Gullmarsfjord im Einsatz, um die Anpassung von Ökosystemen an Ozeanversauerung unter möglichst natürlichen Bedingungen zu untersuchen. Foto: Maike Nicolai/GEOMAR (CC BY 4.0)

Ein Team von Forscherinnen und Forschern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat jetzt erstmals in einer Kombination von Labor- und Freilandexperimenten die Anpassungsfähigkeit der Kalkalge Emiliania huxleyi an die Ozeanversauerung untersucht.

„Dabei zeigten einige der Algenstämme im Experiment eine extrem schnelle Veränderung ihrer ökologischen Fitness. Damit haben wir so nicht gerechnet“, sagt Erstautor Dr. Lennart Bach vom GEOMAR. Die Studie erschien jetzt in der internationalen Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution.

Den aktuellen Versuchen vorangegangen waren jahrelange Laboruntersuchungen mit Emiliania huxleyi am GEOMAR in Kiel. Dr. Kai Lohbeck, Ko-Autor der aktuellen Studie, setzte die Algen in streng kontrollierten Versuchsreihen erhöhten CO2-Konzentrationen aus. Drei Jahre später zeigte sich, dass Emiliania huxleyi besser mit der Versauerung zurechtkam, als zu Beginn der Studie. „Für uns war das ein klarer Hinweis auf die Anpassungsfähigkeit der Alge. Aber der Versuch fand unter Laborbedingungen statt. Deshalb blieb die Frage offen, ob die evolutive Anpassung unter isolierten Laborbedingungen auch unter natürlichen Bedingungen einen Vorteil bringen würde“, sagt Lohbeck.

Die Gelegenheit, dieser Frage nachzugehen, ergab sich im Frühjahr 2013. Mit den Kieler Offshore-Mesokosmen führte die Arbeitsgruppe von Prof. Ulf Riebesell im Rahmen des Verbundprojekts BIOACID (Biologische Auswirkungen von Ozeanversauerung) Versuche zur Anpassung von Ökosystemen an Ozeanversauerung im schwedischen Gullmarsfjord durch. Aus dem Labor in Kiel kamen einige der bereits angepassten Algenkulturen sowie die dazu gehörigen Kontrollgruppen mit nach Schweden. Dort wurden sie den bereits an hohe CO2-Werte angepassten Lebensgemeinschaften zugesetzt.

„Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass die im Labor bereits an Ozeanversauerung angepassten Algenstämme unter den natürlicheren Bedingungen nicht besser mit niedrigen pH-Werten zurechtkamen als die Kontrollgruppen, die bisher keine Versauerung kennengelernt hatten.“

Ein ebenso überraschender Befund: Obgleich alle Algenstämme denselben Vorfahren hatten, unterschieden sie sich nach nur drei Jahren erheblich in ihrer Fähigkeit, sich in der natürlichen Planktongemeinschaft durchzusetzen. Während einige Stämme sich rasch vermehrten, wurden andere nach kurzer Zeit von anderen Planktonstämmen verdrängt, unabhängig davon, ob sie zuvor an Ozeanversauerung angepasst waren oder nicht. „Das spricht für die Fähigkeit von Emiliania huxleyi, sich innerhalb sehr kurzer Zeit weiterzuentwickeln“, fasst Dr. Bach die Ergebnisse der Studie zusammen.

Prof. Dr. Ulf Riebesell, Ko-Autor der Studie und Koordinator der Projektes BIOACID, sieht darin auch einen Hinweis darauf, wie wenig wir bislang über Langzeitwirkungen der Ozeanversauerung wissen: „Auch wenn die hohe Anpassungsfähigkeit der Organismen an neue Umweltbedingungen uns immer wieder aufs Neue überrascht, so ändert es dennoch nichts an der Tatsache, dass bei fortschreitender Ozeanversauerung viele Arten nicht imstande sein werden, ihre ökologische Nische zu behaupten. Der Verlust an Artenvielfalt ist damit vorprogrammiert.“

Originalarbeit
Bach, L. T., K. T. Lohbeck, T. B. H. Reusch, U. Riebesell (2018): Rapid evolution of highly variable competitive abilities in a key phytoplankton species. Nature Ecology and Evolution, http://dx.doi.org/10.1038/s41559-018-0474-x

Weitere Informationen:

http://www.geomar.de Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.ozeanversauerung.de Informationsportal zum Thema Ozeanversauerung

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.geomar.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht water meets....Future - Abwasser nachhaltig nutzen
21.01.2019 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Süßwasserfische der Mittelmeerregion in der Klimakrise
18.01.2019 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klassisches Doppelspalt-Experiment in neuem Licht

Internationale Forschergruppe entwickelt neue Röntgenspektroskopie-Methode basierend auf dem klassischen Doppelspalt-Experiment, um neue Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern zu gewinnen.

Einem internationalen Forscherteam unter Führung von Physikern des Sonderforschungsbereichs 1238 der Universität zu Köln ist es gelungen, eine neue Variante...

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Im Focus: Flying Optical Cats for Quantum Communication

Dead and alive at the same time? Researchers at the Max Planck Institute of Quantum Optics have implemented Erwin Schrödinger’s paradoxical gedanken experiment employing an entangled atom-light state.

In 1935 Erwin Schrödinger formulated a thought experiment designed to capture the paradoxical nature of quantum physics. The crucial element of this gedanken...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

Erstmalig in Nürnberg: Tagung „HR-Trends 2019“

17.01.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neues Material soll Grenzen der Silicium-Elektronik überwinden

21.01.2019 | Energie und Elektrotechnik

water meets....Future - Abwasser nachhaltig nutzen

21.01.2019 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Inbetriebnahme eines 3D-Bewegungssimulators am "kunststoffcampus bayern“ in Weißenburg

21.01.2019 | Verkehr Logistik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics